ساخت سلول خورشیدی حساس شده به رنگ
از ویکی خرد
فهرست مندرجات |
سلول خورشیدی
مقدمه
تولید انرژی و استفاده بهینه از ذخایر آن، موضوع تحقیقی و پژوهشی دانشمندان جهان در سال های اخیر شده است. در دنیای امروز که تولید انرژی تنها از منابع تجدید پذیر، ممکن است، همه پژوهشگران به فکر جایگزینی برای اینگونه منابع چون سوخت های فسیلی هستند. در جایگزینی انرژی های تجدیدپذیر میتوان به منابع فراوان انرژی خورشیدی و کاربرد های آن اشاره کرد. در سالهای اخیر استفاده از این منبع انرژی باعث به وجود آمدن کوره ها و سلول های خورشیدی مبدل انرژی شده است. همسو با نیاز روزافزون بشر به انرژی و پیشرفت تکنولوژی در این زمینه ها، فناوری نوپای نانو هم به این بخش وارد شده. و با نو آوری در ساخت سلولهای خورشیدی بهره وری و بازدهی از این منبع خدادادی را بیشتر کرده است. نکته قابل توجه در تکنولوژی این سلول ها، طراحی سیستمی مانند دستگاه فتوسنتز گیاهان با مولکول های سبزینه است که رنگدانه های طبیعی نقش این مولکول ها را در این سلول ایفا می کند.ما در این پژوهش تلاش کرده ایم تا با منابع طبیعی در دسترس و ارزان قیمت ، نسل جدیدی از سلولهای خورشیدی را با بازدهی چندین برابر به چرخه انرژی وارد کنیم.
هدف
بررسی تاثیر نانو مواد و فناوری نانو در ساخت سلول های خورشیدی با بهره وری بالاتر نسبت به دیگر سلول های رایج خورشیدی به کمک رنگدانه های طبیعی.
چکیده
سلول خورشیدی حساس شده به رنگ (Dye-sensitized solar cell) (یا به اختصار DSSC, DSC,) گونهای سلول خورشیدی ارزان قیمت متعلق به دسته سلولهای خورشیدی لایه نازک است. اساس کار این سلولها یک نیمه رساناست که بوسیله یک آند حساس به نور و یک الکترولیت تشکیل میگردد. تیتانیوم دی اکسید (TiO2) که یک نیمهرساناست ماده اصلی این سلولها و در نقش آند است که یک مولکول رنگ (همان dye) که جاذب نور خورشید است، روی آن را میگیرد. این مولکول همانند سبزینه در گیاهان عمل میکند. برای افزایش بازدهی در اين پژوهش ما از TiO2به صورت خمیرنانویی استفاده می كنیم تا به علت ساختار متخلل تیتانیوم دی اکسید حداکثر سطح تماس با مولکول رنگ بوجود آید این ساختار با یک الکترولیت پوشانیده شده و یک فلز مانند پلاتین، نقره یا طلا که در نقش کاتد است روی آن رسوب داده میشود تا سلول بدست آید. .به همين دليل در اين پژوهش به جاي كاتد پلاتين ازنانو لوله و به اين وسيله ميزان استفاده از پلاتين گران قيمت كاهش یافته و سطح كاتاليستي كاتد افزايش پيدا ميكند. هاي كربن كه نانو ذرات پلاتين در آن وارد شده استفاده ميكنيم نور خورشید با عبور از الکترولیت شفاف، به مولکول رنگ رسیده و الکترونهای آن را تهییج میکند. این الکترونها وارد تیتانیا میشوند. تیتانیا نیمهرسانا با نوار ممنوعه حدود ۳/۵ الکترونولت است. الکترونها دراین نوار ممنوعه جذب و تیتانیا میدان الکتریکی و در نتیجه آن جریان ایجاد میکند. این جریان وارد مدار شده و بعد به کاتد انتقال مییابد. کاتد همچنین نقش کاتالیزور نیز دارد و الکترونها را وارد الکترولیت میکند تا از طریق واکنش شیمیایی در الکترولیت، دوباره الکترونها وارد مولکول رنگ شوند.
روش ساخت دستگاه
1) آغشته کردن سطح رسانا ی یکی از دو شیشه به خمیر نانویی تیتانیوم دی اکسید .
2) حرارت دادن شیشه حاوی تیتانیوم دی اکسید به مدت 15-20 دقیقه ( تازمانیکه به قهوه ای تغییر رنگ دهد) .
3) صاف کردن رنگ طبیعی مورد نظر سپس غوطه ور کردن شیشه حرارت داده شده درآن .
4) ایجاد لایه کربنی روی سطح رسانای شیشه دوم توسط شمع .
5) قرار دادن دو سطح رسانا به روی هم و محکم کردن آن توسط گیره .
6) چکاندن چند قطره از الکترولیت بین دو سطح
نتیجه
این سلول با داشتن مولکول های رنگدانه که در واقع نقش دریافت انرژی خورشیدی را دارد، می توانند چنین واکنشی را همراه کریستال های تیتانیوم دی اکسید،درون موادی چون پلیمر ها راه بیندازند.از این خاصیت نانویی و به کار بردن رنگ های طبیعی می توان در سطوح مختلف جهت دریافت و جذب انرژی خورشید استفاده کرد و در اندازه ای کوچکتر مقدار زیادی انرژی صورت رنگ روی وسایل و صنایع گوناگون به دست آورد.
یافته ها
ما پس از انجام چهار آزمایش با رنگ های طبیعی و تازه(حنا،آب البالو،آب انار ) در حضور نور به نتیجه نهایی رسیدیم .سلول 0.02 میلی آمپر جریان ایجاد می کند.
اعضای گروه :
کیمیا رعایت صنعتی - رضوان صالحی
دبیر راهنما :
سرکار خانم نازلی یزدی زاده
